Què determina la durada d'una bateria de polímer de liti recarregable

La bateria LiPo és un tipus de bateria recarregable utilitzada per a una gran varietat d'aparells de consum, incloent-hi drons i mòbils. No obstant això, conèixer els aspectes que poden deteriorar-les pot ser essencial, no només per als fabricants i usuaris que han de treure el màxim profit de les bateries, sinó també perquè allarguin la seva vida útil. Fins i tot les bateries que ofereixen bones prestacions en comparació amb les seves alternatives tenen també alguns inconvenients que afecten la seva durada. En aquest document, s'explica com la manera de carregar, la profunditat de descàrrega, la temperatura i les condicions d'emmagatzematge també afecten el rendiment de la bateria LiPo.

L'impacte dels cicles de càrrega i la profunditat de descàrrega

Alguns factors que afecten la vida útil d'una bateria LiPo inclouen el cicle de càrrega. Un cicle de càrrega es refereix a la descàrrega d'una bateria que es recarrega des del mínim (0) fins al màxim (100) completament. En la pràctica, la programació d'aplicacions només té un flux de PDC perquè ocorren descàrregues parcials. Per exemple, si un dispositiu utilitza el 25 per cent en una bicicleta de quatre trams, no vol dir que hagi completat un cicle sencer. Una bateria LiPo sol tenir una vida útil reduïda entre 300 i 500 ciclos abans que la seva capacitat disminueixi considerablement.

Una consideració important que determina la vida de la bateria és la profunditat de descàrrega (DoD, Depth of Discharge). El DoD indica la fracció de la capacitat de la bateria que s'utilitza abans de recarregar. Un exemple seria el cas en què una bateria es pot carregar fins al 50% i descarregar de nou fins al 50%, donant un DoD del 50%. Els experiments han demostrat una i altra vegada que el DoD es pot reduir per aconseguir una vida útil molt més llarga de la bateria. Una bateria amb un DoD del 20% té una vida en cicles molt més gran abans de fallar, possiblement més del doble que una bateria amb un DoD latent, per exemple, una que es descarrega repetidament fins al 80%. Aquesta relació existeix perquè la degradació s'accelera amb descàrregues més profundes, que causen més estrès en els materials de l'ànode i el càtode.

Com la temperatura i el voltatge d'emmagatzematge afecten la degradació

La temperatura influeix significativament en la vida de la bateria LiPo. Les bateries funcionen millor dins del rang de temperatura ambient, generalment acceptat com a 20 °C (68 °F). En escalfar-se, la reacció química interna de la bateria LiPo s'accelera, possiblement augmentant temporalment la capacitat però degradant-se al llarg del temps. Un escalfament extrem pot provocar la descomposició de l'electròlit i, per tant, una resistència interna més elevada, i finalment la fallada. D'altra banda, temperatures extremadament baixes poden impedir que la bateria subministri corrent, ja que l'eficiència dels processos químics implicats en el funcionament de la bateria es veu afectada per una resistència més elevada.

A més, la tensió d'emmagatzematge de la bateria LiPo afecta considerablement la seva vida útil. Les bateries LiPo es poden emmagatzemar a llarg termini amb una càrrega parcial entre 3,7 i 3,8 volts per cel·la i no s'han d'emmagatzemar completament carregades (4,2 volts per cel·la) ni descarregades (per sota dels 3,0 volts per cel·la). Deixar una bateria en estat completament carregat permet que aquesta adopti una estructura cristal·lina (lithium plating) que reduirà irreversiblement la capacitat. Per altra banda, l'emmagatzematge a baixa tensió d'una bateria pot provocar el fenomen de sobredescàrrega o una caiguda de tensió per sota d'un nivell segur que pot causar danys permanents.

Conclusió

En resum, la vida de la bateria de liti polímer recarregable depèn d'una varietat de factors. Els cicles de càrrega i el nivell de descàrrega poden tenir efectes dràstics sobre la capacitat de la bateria abans que aquesta disminueixi significativament. Al mateix temps, mantenir unes condicions ambientals ideals, concretament la temperatura i el voltatge d'emmagatzematge, també és essencial per garantir una salut de la bateria prolongada. Estan conscient d'aquestes variables i controlant-les, es pot estendre considerablement la utilitat i la vida útil de les bateries LiPo, de manera que puguin continuar subministrant energia als dispositius amb els quals estan interconnectades de múltiples maneres. Les bateries de liti polímer estan millorant gràcies a una investigació i un desenvolupament continuats en química de bateries, cosa que promet solucions més estables i duradores.